城市河道黑臭水体污染治理技术发展及展望

1引言

城市河道黑臭水体成因：外源污染物质进入，底泥悬浮，水体自净能力差

2传统治理技术

2.1控源截污技术

截污纳管技术

点源：雨水口生态净化技术（复合生态槽系统、生物超滤系统）

面源：人工湿地+生态滤岸

2.2内源治理技术

环保疏浚技术

环保疏浚技术应用方法是将底泥表层去除，实现对底泥污染的控制，主要用于控制内源性污染。该技术能够彻底清除水体中的底泥，继而实现对底泥污染的根本排除，防止对水体造成二次污染。[ [1]王谦,高红杰,我国城市黑臭水体治理现在、问题及未来方向[1,环境工程学报，2019.13(3):507-510.]

原位覆盖隔离

覆盖技术属于新型原位处理技术，相较于传统处理技术，其成本低、效果佳、风险低，更具应用优势。应用覆盖技术需要使用覆盖性材料，

2.3水质净化技术

曝气富氧技术

曝气复氧技术是根据水体受到污染后缺氧的特点，人工向水体中充入空气（或氧气），加速水体复氧过程，提高水体的溶解氧水平，恢复和增强水体中好氧微生物的活力，促进上下层水体的混合，使水体保持好氧状态，同时抑制底泥氮、磷的释放，防止水体黑臭，使水体中的污染物质得以净化，从而改善水体水质。还可以打破水体分层，激活土著微生物。曝气机有较强搅拌与提水功能，打破了静态水体的垂直分层现象，改变了水体溶氧垂直分布的极端不均匀性，破坏了蓝绿藻的富集层，从而控制“藻华”现象的发生[ [2]马翔,赵志杰,彭瑜,雷勇,马世荣.黑臭河道治理的指标解析及治理实践[.工程建设与设计,2019(16):137~138.]。

旁路活水净化技术

旁路活水净化是指在有效控制外源污染的前提下，通过对自净能力不足、水生态遭到破坏的水体增设外部辅助净化措施，将水体内部污染物浓度和总量控制在水体自净能力范围内。将透析后的出水提升至水体流动性较差河段对水体进行补水，形成活水。旁路水质净化装置为岸立式景观房结构，可有效去除悬浮污染物、色度、藻类、氮、磷等营养物质及部分溶解性有机污染物，是一套综合性的水体净化处理装置。

2.4水生态治理技术

健康水生态系统各成分是个完整的有机体，除了必要的非生命类物质基础（阳光、水、空气和土壤等），还需有处于生态平衡状态下的生产者、消费者和分解者。维持健康良好的水生生态系统，应实现水域生态系统中生产者（水生植物）、消费者（鱼类等）、分解者（微生物）的合理配置。水体生态系统修复技术通过食物网（生态系统）构建工艺完善水体食物链，恢复和修复水系的生态系统，使水体具有一定抵抗外界污染的能力和自我修复的能力，实现水质净化目标，提高水体景观。

1. 微生物活化技术

微生物活化技术核心是人工激活水体本土功能微生物，或定向投加高效降解菌剂（如芽孢杆菌、硝化反硝化菌），通过调节溶解氧、pH值等条件，促其繁殖并强化污染物分解能力，将有机污染物、氮磷转化为无害的CO₂、N₂和生物质。

2.控藻浮游动物技术

该技术依托“浮游动物-藻类”食物链，通过人工增殖投放滤食性浮游动物（如枝角类、大型溞）实现控藻，单只大型溞日均滤食自身10倍重藻细胞，可快速抑制藻华。关键是筛选本土优势品种，需控投放量防溶氧骤降，可搭配水生植物构建稳定生态链，但对低透明度、高污染水体适配性差。

3.水生植物修复技术

利用挺水（芦苇、菖蒲）、沉水（苦草、黑藻）、浮水（凤眼莲）植物特性净化水质：挺水吸底泥氮磷挡陆源污染，沉水吸附藻类、泌化感物质抑藻并释氧，浮水速吸氮磷但需定期收割。按水深、透明度搭配品种，如1-2米河道种苦草+菖蒲，3-6个月可提透明度至1.5米以上，氮磷去除率超40%，兼具生态与景观功能。 

4.水生动物修复技术

通过投放滤食性（鲢、鳙）、底栖性（螺、蚌）、杂食性（鲤、鲫）水生动物，构建完整食物链净化水质：鲢吃浮游植物、鳙吃浮游动物，每亩投50-100尾（1-2斤/尾）年除藻30%+；螺蚌吃底泥碎屑减污染释放；鲤鲫清残饵。需控投放比例（如鲢鳙1:1.5防藻反弹），成本低易维护但见效慢（6-12个月），需搭配水生植物建立体生态。

3新型治理技术

3.1辅助型技术

1.无人驾驶水面清洁船、巡检船

智慧水务、在线自动监测仪，水质自动监测站、智能远程操控平台

2.水质模型构建

MIKE21软件中水动力学模块，Transport水质模块，构建水体二维水环境数学模型，对水体现状及工程实施后水质进行预测。

3.2更新型技术

固化载体微生物、微生物扩配系统、微生物孵化器、生物绳、微纳米曝气，复合型人工浮岛、人工湿地；食藻虫引导水体生态修复技术。

4我国城市黑臭水体的治理与修复

4.1我国城市黑臭水体治理中的问题

1、上游来水源广、量大、不可控。

流通型水体流经村镇、农田、居民住宅区、工业生产区等，受村镇生活、工业生产及农业面源污染影响，来水水质存在许多不可控因素，管控难度大，为保证项目持久稳定的运行，对来水的控制至关重要。

2、透明度提升、水生态系统的构建及长效保持。

水体中的沉水植物群落单一，主要为菹草，菹草为冬春型水草，冬季繁殖，夏季枯萎腐败，春季泛滥，若不及时收割，腐烂分解重新释放营养盐，造成二次污染，且需要频繁打捞，夏季腐败后，水中基本无高等水生植物，夏季雨水频繁，大量的营养盐随雨水及地表径流迁移入水系，由于菹草的枯败，营养盐难以消耗，形成适合浮萍及蓝绿藻爆发的环境，增加蓝藻爆发的风险。

3、项目区涝水污染，量大、发生频率高、不可控。

随着雨污分流工程建设逐步推进，区域涝水成为水系的主要污染源。雨水尤其是初期雨水通过地表径流进入河道，其夹带的泥沙、垃圾、尘埃、路面污染物等进入河道后会直接对水体造成污染，并产生大量污泥造成内源污染。据相关数据表明，降雨期间及降雨结束后的3天内，水体中的氨氮、总氮、总磷会有明显的升高。

4.2我国城市黑臭水体治理的技术方案

1、控源截污及补水活水工程：对重点河段进行清淤减少河段内源污染，对重点排口进行截流改造以控制外源污染，对封闭型水体采取补水活水循环措施以改善水体水质。

2、恢复自然水生态系统：通过有效措施增加水体透明度，促进光照进入水底与沉水植物的生长，形成水下森林，再逐步向水体中引入螺、贝、鱼、虾类等高级水生动物，摄食浮游动物和水生植物，通过食物链把水体水中的氮、磷从水体中转移出。

3、微生物水质调控技术：利用“微生物扩培投加和固定化载体微生物”实现水体微生物活化，针对不同水体污染特征增殖特定微生物，强化去除目标污染物，提升了水体自净能力，实现水生态系统健康稳定。

4、旁路活水净化技术：对污染水体进行透析，降低水体污染水平，并合理布置一体化循环净化系统进出水口位置，结合纳米气泡水调控装置的推流和浮岛式立体湿地的扰流作用，提升水体流动性，抑制藻类生长和底泥污染的释放。

5展望

1.构建“水清、水活、水美”可持续的水生态系统。

水生态系统的科学性与合理性：通过水动力和水质模拟与计算，确定合理的工程措施及规模，应用生态学原理、结合旁路净化解决水系污染问题，通过水体食物链构建恢复和修复水系生态系统，提升水体抵抗外界污染的能力和自我修复的能力，以达到水系长治久请的可持续性。环境与景观系统的整合性：把水生态净化等功能设施与景观、绿化系统完美结合。人与自然的互动性：人为干预，借助自然力量形成低维护湖泊[ [3]张列宇,王浩,李国文等.城市黑臭水体治理技术及其发展趋势川.环境保护.2017(135):1750~1756.]。

2、营造优美的人居自然环境。

结构的系统性：为不同的人群服务，多层次，有机整合的开放空间。

功能的多样性：环境生态，城市休闲，邻里生活绿地的多样整合。

景观的连续性：构建滨水廊道系统，为游客提供连续的生态体验。

 [1]王谦,高红杰,我国城市黑臭水体治理现在、问题及未来方向[1,环境工程学报，2019.13(3):507-510.

 [2]马翔,赵志杰,彭瑜,雷勇,马世荣.黑臭河道治理的指标解析及治理实践[.工程建设与设计,2019(16):137~138.

 [3]张列宇,王浩,李国文等.城市黑臭水体治理技术及其发展趋势川.环境保护.2017(135):1750~1756.